發動機外部系統分層裝配技術研究

李偉 郭桃都 王茹雪 海瑞

摘 要：分層裝配技術是航空發動機外部系統裝配過程中的一種全新裝配理念，通過結合三維設計的發動機模型對發動機外部附件及管路進行系統梳理，制定出符合設計要求且滿足生產進度的外部管路階段裝配工藝路線和階段檢查工藝方法，細化管路裝配工藝要求及檢測技術，有效提高裝配工藝文件的可操作性。應用新模式的發動機外部系統分層裝配和檢驗工藝，可使管路裝配不合格情況在各層級裝配后被及時發現并進行糾正，避免總裝配完成后發現問題再進行局部管路分解和裝配，該技術對管路之間裝配間隙和應力控制起到較大作用，可提升發動機外部系統的裝配質量和效率。

關鍵詞：航空發動機；外部系；分層裝配；質量；效率

中圖分類號：V233 文獻標志碼：A

在航空發動機結構中，外部系統是其中最為復雜、涉及系統最多、零件數量最多、裝機接口最多、結構形態變化最多的部分。航空發動機外部系統的設計工作可以應用計算機建立數字樣機進行，但裝配工作目前仍無法實現自動化流水線模式，國外也是由人工進行發動機外部系統的裝配。人工裝配過程中的工藝路線制定、工藝方法安排在很大程度上影響發動機外部管路的裝配質量與裝配效率。原有的發動機外部系統裝配方法已不能滿足目前的裝配質量及裝配效率的需求，亟需研究新的發動機外部系統裝配技術以匹配現有的發動機生產裝配要求。

1 發動機外部系統裝配技術研究

航空發動機外部系統主要包括發動機外部附件、發動機管路以及支撐固定件等。其中附件部分有燃油系統、潤滑系統、起動系統、調節與控制系統、傳動系統等；管路系統是將發動機各部件之間、附件之間、部件與附件之間以及發動機與飛機之間相互連接，輸送各自規定的流體和氣體，保證發動機運行的一系列管路網。發動機附件及管路通過各種相關類型的固定件將其固定于發動機上。

1.1 原發動機外部系統裝配工藝介紹

原有的航空發動機外部系統裝配：在發動機核心機裝配完成后，先裝配所有外部附件再連接管路，管路裝配是從緊貼發動機的機匣殼體開始裝配至最外層結束，整臺發動機外部管路裝配可由一組操作者（1人或多人）完成。因發動機外部附件、管路以及支撐固定件等分布復雜，工作內容間差異性小，因此整塊裝配工作內容并未進行隔離與劃分，裝配質量檢驗工作也是在發動機各外部附件與管路全部裝配完成后再統一進行。

該裝配模式下，裝配工作在班組交接時無固定節點，容易產生管路的漏裝；同時發動機外部管路裝配工作只能由一組操作者進行，無法多組并行操作，裝配時間較長；此外，原有檢驗工作集中在裝配工作全部完成后，工作量較大且耗費時間長，會造成視覺疲勞而影響檢驗質量；同時整臺發動機的外部管路同時檢驗，會造成一部分位于最底層的管路因部分位置被遮擋不方便檢查，而且一旦出現間隙不合格情況調整起來比較困難，無論是調整位置還是局部管路重新分裝，對裝配質量均有一定影響。

1.2 發動機外部系統分層裝配工藝路線制定

航空發動機總裝配過程因裝配內容多、裝配工作量大，需要劃分出很多裝配工序。首先結合發動機設計結構特點確定，依據附件和管路裝配于發動機的位置，將其初步分為前、后、左、右4個部位，劃分時要綜合考慮4個部裝配工作量的均衡性，便于各部位裝配工作可以由多名操作者同時開始、同時結束，有效控制裝配時間；其次明確各附件裝配要求，附件裝配位置基本都是貼近于發動機機匣表面的，所以附件應優先于管路完成裝配；然后是對管路系統的裝配路線進行確定，發動機前、后、左、右4個位部的外部管路系統根據安裝導管數量情況大致可分為3～4層，各部各層管路安裝數量和工作量應接近，管路安裝路線應充分考慮各連接部位的連貫性與干涉性，同時兼顧燃油系統、滑油系統管路的系統性；最后是其他外部組件的裝配調整和發動機電纜裝配。

1.3 發動機外部系統分層裝配工藝制定

結合外部系統的三維設計思路，按照發動機外部系統管路空間分布形式以及實際裝配順序，對附件及管路按區域、層次進行劃分，細化工藝方法及檢測要求，制定出新的裝配工藝路線：前部附件裝配、檢驗、前部管路第1層裝配、檢驗、前部管路第2層裝配、檢驗……后部附件裝配、檢驗、后部管路第1層裝配、檢驗、后部管路第2層裝配、檢驗……左部附件裝配、檢驗、左部管路第1層裝配檢驗、左部管路第2層裝配、檢驗……右部附件裝配、檢驗、右部管路第一層裝配、檢驗、右部管路第2層裝配、檢驗……最終檢驗。

改進后的裝配工藝，要求操作者按預先確定好的層次進行裝配，每層裝配后立即進行檢查，裝配問題可在第一時間被發現而且容易糾正，可有效提高裝配質量。

1.4 發動機外部系統裝配的分層檢查要求

傳統模式的發動機裝配工藝文件都是要求在完成外部系統全部裝配內容后，進行最終的組件安裝質量檢查工作，對于單元體裝配來說是可以保證裝配質量的；但如果在發動機外部系統全部裝配完成后再檢查調整，對于錯綜復雜的外部管路系統會存在一定影響，尤其是調整處于底層的管路，導管裝配同心度、裝配應力均很難控制。

發動機外部系統應用分層裝配工藝技術后，在各層工序裝配后立即開展發動機的分層檢查工作。檢查項目的設立主要根據曾發生的質量問題（如：管路漏油、保險未鎖或鎖緊錯誤等問題）、發動機裝配后終檢時發現的問題進行統計和分類，并結合實際裝配狀態進行分析后最終確定重點檢查項目及內容。通過各層檢驗項目的確立，可在裝配后按重點檢查項目內容對裝配狀態進行控制，第一時間發現不符合項并予以糾正，最終保證發動機整機裝配質量。

1.5 改進后的優點

發動機外部系統裝配采用分層裝配分層檢驗工藝后，可使管路裝配不合格情況被及時發現并糾正，有效控制發動機的外部系統裝配質量；允許多組操作著同時進行裝配工作，縮短裝配周期；分步檢驗，既縮短每次檢驗時間又保障最終檢驗質量。

綜上，分層裝配技術可提升發動機外部系統的裝配質量及裝配效率。

2 分層裝配技術的應用

分層裝配工藝理念已率先應用于某型科研發動機外部系統裝配，通過應用驗證可知，發動機外部系統裝配質量得到了有效提升，在進行發動機交接驗收時以零外觀質量問題一次順利通過驗收，后續將該裝配工藝方法應用于批產型號發動機外部系統裝配中。

結語

分層裝配技術，這一全新裝配理念在航空發動機外部系統裝配中得以實施。通過對發動機外部系統分層裝配、分層檢驗的工藝進行現場應用驗證，該工藝能夠準確指導現場操作，控制發動機外部裝配質量。主要效果是管路裝配不合格情況可在各層裝配后被及時發現并進行糾正，避免在外部系統裝配完成后再進行局部管路分解和重復裝配情況，對于導管裝配間隙和應力控制起到了很大的作用，發動機試車漏油情況也間接地得到了改善。

進行分層裝配工藝改進后，可大大縮短發動機外部系統裝配周期和發動機終檢時間，并減少發動機終檢問題數量85%以上，該項技術圓滿達成提升發動機外部系統裝配質量，提高發動機外部系統的裝配效率的研究初衷。

參考文獻

[1]劉振東，胡一廷，李詠凡.基于UG、3DVIA的航空發動機外部管路裝配工藝可視化設計[J].航空發動機，2014，40（4）：41-45.